(整理)热工控制系统教案

热工控制系统运行与维护课程设计1. 简介热工控制系统是指利用电子、计算机和通讯技术等现代科技手段控制锅炉燃烧、汽轮机调速、给水泵控制等热电站各部分运行的一种综合性、智能化的控制系统。

本课程设计旨在让学生深入了解热工控制系统的运行原理和维护方法，为未来的工作奠定坚实的基础。

## 2. 课程内容课程内容分为基础知识部分和实际操作部分。

基础知识1.热工控制系统概述：介绍热工控制系统的定义、组成和分类。

2.传感器技术：介绍传感器的种类和工作原理，以及在热工控制系统中的应用。

3.自动控制基础：介绍PID控制器、控制回路、控制图表等基础知识。

4.管理控制系统：阐述控制系统的管理和可靠性。

5.热工数学模型：论述热电站的热工力学模型理论和运行数学模型。

6.热工控制算法：讨论热工控制算法，包括PID算法和校准算法等。

实际操作1.热工控制系统硬件：介绍热工控制系统硬件设备，如PLC、DCS、RTU等。

2.系统组态软件：介绍热工控制系统组态软件和编程方法，如CFC、ST、SFC等。

3.系统监控软件：介绍实时数据传输软件，如智能控制系统ICS、建设工程监控系统JCMS等。

4.故障排除与维护：讲解常见故障排除方法和维护经验。

3. 实践经验教学过程中应结合实践操作，以提高学生的动手能力和实际应用水平。

以下是一些实践经验：案例分析以某热电站的锅炉控制为例，分析控制系统的硬件和软件，提出改进建议。

实验设计设计一个小型热工控制系统，设定一些控制目标和安全保护机制，验证控制系统的可靠性和安全性。

虚拟仿真使用虚拟仿真软件，模拟热电站的控制系统运行情况，让学生掌握实际操作技能。

4. 总结通过本课程设计，学生将深入理解热工控制系统的运行原理和维护方法，掌握实际操作技能，从而提高工作效率和工作质量，为工作生涯奠定坚实的基础。

300MW机组给水全程控制系统设计摘要目前，大型火电单元机组都采用机、炉联合启动的方式，锅炉、汽轮机按照启动曲线要求进行滑参数启动。

随着机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中需要监视和控制的项目也就越来越多，因此人工操作、监视的方式已远远不能满足运行的要求，而必须在启停过程中实现自动控制。

这就需要有全程控制系统。

汽包锅炉水位是锅炉运行中一个重要的监控参数。

它间接的表示了锅炉蒸汽负荷和给水量之间的平衡关系。

维持汽包水位正常是保正汽轮机和锅炉安全运行的重要条件。

锅炉汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢，容易烧坏过热器。

汽包出口蒸汽水分过多，也会使过热气温产生急剧变化，直接影响机主运行的安全性和经济性。

汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。

本论文结合元宝山发电厂的实际情况对其给水系统进行了全程控制设计，论文比较详细的论述了控制系统的工作原理及特点，控制对象的动态特性，控制系统的构成以及具体的控制方案与策略。

关键词：给水全程控制系统、汽包水位控制、串级三冲量控制热工过程控制系统课程设计AbstractCurrent, large fire electricity unit machine a way for all adopting machine, boiler uniting starting, boiler, vapor a machine according to start the curve request proceed the slippery parameter starts. Along with the aggrandizement of the machine a capacity with the exaltation of the parameter, machine an item for in start and stop process needing keeping watch on with control too more and more, the for this reason artificial operates, the monitoring way can't satisfy the request of the movement already and far and far, but must realizes in start and stop process the auto control. This need the whole distance control system.The vapor a boiler water level is a boiler to circulate inside to supervise and control the parameter importantly. It meant indirectly that the boiler steam carries with the equilibrium relation of the amount of water applied. Maintaining the vapor a water level normal is an important term to protect the positive vapor a machine to circulate with the boiler safety. Boiler vapor a water level over high, will affect the normal work that vapor an inside soda separate equip, making exit steam humidity excessive but made the hot machine take care of the wall knot dirty mark, burn easily bad over hot machine. A safety for exporting steam humidity excessively, and also would making hot air temperature producing nasty upheaval turning, directly affecting machine lord circulating with economic. Vapor a water level over low, then may break the boiler water circulates, resulting in the cold wall in water tube burns bad but break.The actual circumstance of the combinative coin in this thesis mountain power plant as to it's water supply system proceeded whole distance control design, detailed treatise in thesis control work principle and characteristicses of the systems, control the dynamic characteristic of the object, control the composing of the system and in a specific way of control project and strategy.Key words:feed water whole distance control system, drum water level control, serial class three element control300MW机组给水全程控制系统设计目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 给水全程控制系统综述 (1)1.1 给水全程控制系统的目的及意义 (1)1.2 给水全程控制系统的国内外现状及发展趋势 (1)1.3 给水调节对象的动态特性 (1)1.3.1 给水扰动对水位的影响 (1)1.3.2 负荷扰动对水位的影响 (2)1.3.3 燃料量扰动对水位的影响 (3)1.4 测量信号的自动校正 (3)1.4.1 水位信号的压力校正 (3)1.4.2 过热蒸汽流量信号压力、温度校正 (5)1.4.3 给水流量测量信号的温度校正 (5)3 汽包水位三冲量给水控制系统 (6)3.1 三冲量控制系统结构原理 (6)3.2 汽包水位的串级控制系统 (6)4 控制系统组态分析 (8)4.1 INFI-90分散控制系统概述 (8)4.2 控制系统组态分析 (9)4.3 硬件配置说明 (9)4.4 控制系统的仿真 (9)5 西屋公司300MW机组锅炉给水控制系统分析 (11)5.1 给水控制系统SAMA图分析 (11)5.1.1 PID调节器的运用 (11)5.1.2 水位信号的压力校正 (11)5.1.3 给水流量信号控制 (11)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录 (15)300MW机组给水全程控制系统设计1 给水全程控制系统综述1.1 给水全程控制系统的目的及意义汽包锅炉给水自动控制的目的是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在规定的范围内。

中文摘要这次热工控制系统的课程设计是针对燃烧控制系统部份问题进行深切研究和探讨，设计内容包括燃烧自动控制系统的概述、燃料量控制系统和风量控制系统。

主要表现单元制机组在负荷工况变更下燃料量系统与风量系统是如何进行调节的，如何知足负荷变更要求的。

本次设计是通过我个人和组内每一个成员的精心设计论证完成的。

整个设计进程中，全面细致的考虑燃烧自动控制系统的任务，燃烧控制系统需要控制的内容及特点，最终完本钱设计方案。

通过完成此课程设计论文，对热工进程控制系统理论知识有了进一步领会和综合把握。

同时，对提高了对负荷变更下机组调节机制的全面理解。

对所学过的涉及到热工进程控制的内容有所深化。

关键字：燃烧进程自动控制、燃料量控制、风量调节目录总结 .............................................................................................................. - 20 -参考文献 ........................................................................................................ - 22 -1 引言燃烧进程自动控制的任务锅炉燃烧进程控制的大体任务是使燃料燃烧所提供的热量适应汽轮机负荷的需要，保证锅炉的经济燃烧和安全运行。

燃烧控制的具体任务与该台锅炉的运行方式有关，运行方式不同，调节任务也有所区别。

另外燃烧控制系统方案是多种多样的，并无一个统一的模式，归纳起来讲，燃烧进程控制系统有以下控制任务。

1.1.1维持汽压的稳固（除汽轮机跟从锅炉运行方式外）锅炉出口压力或机前压力信号反映了燃料燃烧所释放的热量与蒸汽所携带热量间的平衡关系，汽压的转变表示二者间的失衡，这时必需相应地调节燃料供给量，以适应转变了的蒸汽负荷的需要。

热工过程自动控制原理教学设计1. 前言随着社会的不断发展，科技的不断进步，自动化技术在各行各业的应用越来越广泛。

在热工领域中，也不例外。

为了适应这种社会发展和技术进步，本文探讨了热工过程自动控制原理教学设计。

本文将从以下几个方面进行探讨：•热工过程自动控制的概念及原理•热工过程自动控制的应用场景•热工过程自动控制原理的教学设计2. 热工过程自动控制的概念及原理2.1 热工过程自动控制的概念热工过程自动控制是指通过控制系统来实现对热工过程参数的实时监控与调节，从而实现热工过程的自动化控制。

要完成这项工作，需要采用传感器、执行器等关键的控制部件。

2.2 热工过程自动控制的原理热工过程自动控制的原理基于控制系统基本原理，即控制器接收传感器测量得到的物理量信息，然后根据预设控制策略调整执行器的运动，最终实现对热工过程参数的控制。

3. 热工过程自动控制的应用场景热工过程自动控制的应用场景非常广泛，包括以下方面：•热力发电•工业锅炉•燃煤热电联产•烟气脱硫4. 热工过程自动控制原理的教学设计4.1 教学目标通过热工过程自动控制原理的教学，使学生了解热工过程自动控制的基本概念和实现原理，掌握其在实际生产中的应用场景，并能够运用所学知识分析和解决控制系统遇到的问题。

4.2 教学内容•热工过程自动控制的概念及原理；•热工过程自动控制的应用场景；•热工过程自动控制系统的组成及其作用。

4.3 教学方法•理论课讲解：在理论课讲解中，可以通过讲授基本原理来使学生了解控制系统的结构和运作方式。

•实验课实践：在实验课实践中，可以运用实际案例模拟控制系统的实际运作，使学生深入了解控制系统的组成和运作方式。

•学生讨论：学生可以通过课程的讨论、小组讨论等形式，一起探讨控制系统遇到的问题，分析问题原因，并寻找合适的解决方案。

4.4 教学评估为了评估学生的学习成果，可以采用以下方式进行：•课堂测试：在课程的中间或末尾，根据学生所学的内容，设置相应的笔试或实际操作测试，来检验学生的掌握情况；•课程设计：在课程设计中，要求学生采用所学知识，设计一个热工过程自动控制系统，并在作品中注明设计理念，组成原理，实际应用场景等；•学术研究：学生可以通过学术研究的方式，探讨相关的热工过程自动控制方面的课题，撰写论文或作品，以提高其写作及分析研究的能力。

热工自动控制系统课程设计1. 引言热工自动控制系统是在热工过程中采用自动化技术实现的控制系统。

它可以实现对热工过程的自动控制和监测，提高热工系统的运行效率和安全性。

本课程设计旨在针对热工自动控制系统的实际应用，通过设计热工自动控制系统，提高学生的实践能力和综合素质。

本文将详细介绍该课程设计的设计要求、设计方案、设计流程、实验结果等内容。

2. 设计要求热工自动控制系统是一种微型化的自动控制系统，要求学生在设计中考虑到系统的精度、可靠性、复杂性等因素。

具体要求如下：2.1 系统稳定性热工自动控制系统需要保证系统的稳定性，能够在热工过程中保持系统的平衡状态。

因此，学生需要考虑到系统的控制算法、传感器精度等问题。

2.2 系统精度和可靠性自动控制系统需要具备高的精度和可靠性。

学生需要考虑到系统的控制精度、传感器的滞后、误差等问题。

2.3 系统复杂程度自动控制系统需要考虑到系统的复杂程度，学生需要合理设计系统的结构、控制算法、传感器数量等问题。

3. 设计方案3.1 系统结构设计系统结构设计是热工自动控制系统设计的首要任务。

学生需要结合实际应用场景，选取合适的控制器、传感器、执行器等元件，合理设计系统结构。

3.2 控制算法设计热工自动控制系统的控制算法是实现自动控制的核心。

学生应针对具体应用场景，选择合适的控制算法，采用模拟和数字信号处理技术，提高控制效果和精度。

3.3 系统软件编程学生应根据系统功能和任务需求，采用一种或多种编程语言实现系统功能和任务。

3.4 实验装置调试在设备选型、软件编写等工作结束后，学生需要实际进行系统装置调试。

针对装置调试过程中出现的问题，结合知识和经验，及时解决调试过程中出现的问题。

4. 设计流程4.1 策划首先，在设计热工自动控制系统之前，学生应依据本体系的课程要求，深入了解相关知识和技术，根据实际应用场景制定详细的设计方案和设计流程。

4.2 分配任务学生应根据个人特长、知识背景等因素，分配具体任务。

《热工控制系统》课程教学大纲课程编号: 0805507306课程名称：热工控制系统英文名称：Thermal Control System课程类型: 专业必修课总学时：72 讲课学时：72 实验学时：0学分：4.5适用对象: 热能动力工程专业（本科，热自方向）（08/09/10级）先修课程：工程数学、电子技术、自动控制原理、计算机技术、热工基础、热工测量与仪表、生产过程设备系统及运行一、课程性质、目的和任务《热工控制系统》是热能动力工程专业火电厂热工自动化方向学生的专业必修课，也是其主干专业课。

通过本课程的学习使学生理解并掌握热工对象的动态特性；掌握调节器的调节规律；掌握控制系统的基本概念、组成原理、分析设计方法、投运和调试方法，了解引进机组控制系统的新技术，为学生将来尽快适应实际工作奠定扎实的基础。

二、教学基本要求本课程主要以单回路控制系统、串级控制系统、导前微分控制系统和前馈-反馈复合控制系统为研究对象，以单回路控制系统为重点。

学完本课程应达到以下基本要求：1．理解热工对象动态特性并掌握其求取的基本方法。

2．理解掌握比例调节规律；理解掌握积分调节规律；理解掌握微分调节规律。

3．熟练掌握单回路控制系统分析；熟练掌握单回路控制系统的参数整定；了解单回路控制系统应用实例。

4．理解串级控制系统特点；掌握串级控制系统实例。

5．理解导前微分控制系统特点；掌握导前微分控制系统整定；了解导前微分控制系统实例。

6．理解前馈控制系统特点；掌握复合控制系统特性分析方法、复合控制系统实例分析方法和三冲量给水系统。

7．了解汽包锅炉燃烧对象动态特性；掌握燃烧控制系统基本方案；理解中储式锅炉燃烧控制系统和直吹式锅炉燃烧控制系统。

8．了解直流锅炉特点；了解直流锅炉动态特性；理解直流锅炉控制系统的基本方案。

9．掌握协调控制系统基本概念；理解协调控制系统基本方案。

三、教学内容及要求1．概论1）了解热控的发展2）了解热控的内容和分类3）掌握热控系统的品质指标2．热工对象1）了解影响对象动态特性的结构性质；2) 理解有自平衡能力对象的动态特性3) 理解无有自平衡能力对象的动态特性4) 掌握由阶跃响应求对象传递函数的基本方法；3．调节器1) 理解比例调节规律的特点，掌握比例调节规律对过渡过程的影响2) 理解积分调节规律的特点，掌握积分调节规律对过渡过程的影响3) 理解微分调节规律的特点，掌握微分调节规律对过渡过程的影响4．单回路控制系统1）熟练掌握单回路控制系统分析2）熟练掌握单回路控制系统的参数整定3）了解单回路控制系统实例5．串级控制系统1) 了解串级控制系统组成2) 理解串级控制系统特点3) 了解串级控制系统选择4) 掌握串级控制系统实例6．导前微分控制系统1) 了解导前微分控制系统组成2) 理解导前微分控制系统特点3) 掌握导前微分控制系统整定4) 了解导前微分控制系统实例7．复合控制系统1) 了解前馈控制系统组成2) 理解前馈控制系统特点3) 掌握复合控制系统特性分析4) 掌握复合控制系统实例分析5) 掌握三冲量给水系统8．比值及锅炉燃烧控制系统1）了解比值控制系统；2）了解锅炉燃烧控制系统的任务3）了解汽包锅炉燃烧对象动态特性4）掌握燃烧控制系统基本方案5）理解中储式锅炉燃烧控制系统6）理解直吹式锅炉燃烧控制系统9．直流锅炉控制系统1）了解直流锅炉的特点2）了解直流锅炉的动态特性3）理解直流锅炉控制系统的基本方案10．协调控制系统1) 掌握协调控制系统基本概念2) 理解协调控制系统基本方案四、所含实践环节参见《热工控制系统课程设计大纲》五、课外习题及课程讨论围绕下列主要问题给学生布置作业：一、基本概念和控制系统品质指标的物理意义二、由阶跃响应求对象传递函数的基本方法并熟悉其推导思路三、理调节器调节规律和调节参数对过渡过程的影响四、单回路控制系统的参数整定的方法五、串级控制系统特点、整定方法及现场整定等问题六、串级控制系统特点、整定方法及现场整定等问题七、复合控制系统特性分析；单级和串级三冲量给水系统的整定及故障分析八、比值控制系统基本概念；汽包锅炉燃烧对象动态特性；燃烧控制系统基本方案；中储式锅炉燃烧控制系统工作原理；直吹式锅炉燃烧控制系统工作原理。

目录第一章引言 (1)1.1课题研究背景及发展 (1)1.2PID控制系统的发展现状 (2)第二章汽温控制系统原理 (4)2.1过热汽温控制对象的动态特性 (4)2.1.1减温水流量扰动下汽温的动态特性 (4)2.1.2蒸汽负荷扰动下汽温的动态特性 (5)2.1.3烟气侧扰动时的汽温动态特性 (6)2.1.4过热汽温控制系统的方案 (7)2.2串级汽温控制系统的工作原理 (8)2.2.1串级汽温控制系统的组成 (8)2.2.2串级汽温控制系统的工作原理 (9)第三章串级汽温控制系统的设计 (10)3.1汽温控制对象的实验建模 (10)3.1.1控制系统的数学建模 (10)3.1.2单位阶跃响应曲线 (10)3.1.3控制对象传递函数求取 (15)3.2串级控制系统的设计和调节器的选型 (22)3.2.1主、副回路的设计原则 (22)3.2.2主、副调节器的选型 (22)3.3串级汽温控制系统的整定 (23)3.3.1当串级汽温控制系统中内、外回路的工作频率相差大时整定 (24)3.3.2当串级汽温控制系统中内、外回路的工作频率差别不大时整定 (25)3.3.3串级控制系统的整定 (28)第四章过热汽温控制系统实例与分析 (31)4.1过热蒸汽流程 (31)4.2过热汽温控制系统方案 (32)第五章参考文献 (33)第一章引言1.1课题研究背景及发展火电厂中汽温控制系统是锅炉的重要控制系统之一。

汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。

蒸汽温过高，会引起锅炉和汽轮机金属材料的超温过热，加速金属的氧化，降低材料的使用寿命；而汽温过低会降低热力循环的效率，同时使汽轮机末级叶片处的湿度增加，对叶片侵蚀作用增强，影响汽轮机安全运行。

火电厂在额定功率运行时通常规定允许主汽温偏离额定值的范围为-10～+5℃，然而影响主汽温变化的因素很多，主要有锅炉负荷、炉膛过量空气系数、给水温度、燃料性质、受热面污染情况和燃烧器的运行方式等；且主汽温被控对象本身具有大迟延、大惯性和时变特性。

电厂热工过程控制系统课程设计一、引言热电厂是电力工业中重要的组成部分，其中热工过程控制是实现高效供能与安全运行的重要手段。

为提高学生的实践能力，本次课程设计旨在让学生通过编写热电厂热工过程控制系统来了解控制原理，加深对自动化控制系统的理解和掌握。

二、课程设计内容1. 热电厂概述介绍热电厂的基本构造、工艺流程和自动控制概述，让学生了解热电厂的基本工作原理。

2. 热工过程参数通过对热电厂的热工过程参数的分析，包括进出口温度、压力、流量等，了解控制系统在热电厂内的应用。

3. 自动化控制系统介绍自动化控制系统的基本原理和组成，并讲解控制系统在热电厂中的实际应用。

学生需要掌握自动化控制系统的思想和操作流程。

4. 控制系统设计方案根据热电厂的热工过程特点和自动化控制系统的基本原理，设计控制系统的方案，并编写控制程序。

5. 参数调试和改进根据测试结果进行参数调试，了解控制系统的更多细节，随着实践的进行，对于方案的实现进行改进和完善。

三、课程设计目标通过本课程设计，学生将能够：1.了解热电厂的基本工作原理和热工过程参数；2.掌握自动化控制系统的基本原理和思想；3.设计热电厂热工过程控制系统，实现生产线的自动化；4.熟悉控制系统的参数调试和持续改进流程。

四、课程设计实施方案本课程设计的实施方案如下：1. 设计任务分析在课程开始前，让学生阅读相关资料，熟悉设计任务的基本要求，明确设计的具体目标和实施计划。

2. 设计方案讨论通过小组讨论，让学生根据热电厂的工艺流程和热工参数，制定相应的控制系统设计方案，并在讨论中改进和完善方案，确立方案实施的技术路线图。

3. 编写控制程序在设计方案讨论完成后，让学生开始编写控制程序，通过设计和实现，加深对控制系统工作原理的理解，并在实践中熟悉控制系统的操作。

4. 控制系统参数调试对编写的控制程序进行测试，并根据测试结果对参数进行调整和改进，完成控制系统的优化和完善。

5. 结果汇报和展示在完成控制系统设计任务后，让学生撰写控制系统设计报告并进行展示，让学生将设计过程和成果进行总结和分享。

热工控制系统课程设计气温控制系别动力工程系专业班级热能13K4学生王巧珍指导教师群丽二○一六年十二月目录1前言 (1)2 多容对象动态特性的求取 (2)2.1导前区.................................................. 错误!未定义书签。

2.2惰性区 (4)3单回路系统参数整定 (5)3.1广域频率法确定调节数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.2临界比例带法确定调节器参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63.3比例、积分、微分调节器的作用 (8)4 串级回路系统参数整定 (12)4.1主蒸汽温度串级控制系统参数整定 (12)5 国电智深气温控制系统SAMA图分析 (16)5.1过热器一级减温系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.2过热器二级减温系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17总结 (18)参考文献 (19)1前言汽温控制系统作为电厂三大控制系统之一，蒸汽温度的稳定对于电厂的安全经济运行非常重要。

汽温过高，会引起锅炉受热面及管道金属材料的蠕变速度加快，部件机械强度降低，导致受热面超温爆管，设备寿命缩短甚至损坏；汽温过低，会降低机组循环热效率，煤耗增大；汽温变化过大，会使管材及有关部件产生疲劳，汽轮机转子和汽缸的胀差变化，导致汽轮机剧烈振动，危及机组安全。

热工自动控制系统第二版课程设计课程设计任务概述本次热工自动控制系统第二版课程设计的任务是设计一个具有远程监控和控制功能的热水锅炉控制系统。

设计要求1.具有自动控制、远程监控、数据采集等功能。

2.可以通过网络远程控制锅炉的启停和温度的调节等操作。

3.数据采集和传输至远程监控中心，实现实时监测锅炉的工作状态、输出功率和温度等参数。

4.可以进行环境参数的监控，如气温、湿度等，并在监测到危险情况时发出警报。

设计方案1.硬件：选用ATmega328p单片机、ESP8266无线通信模块等硬件构成系统。

2.软件：利用C语言编程，使用Arduino IDE进行编程，设计相应的气象传感器等模块进行数据采集和传输。

设计要求详解自动控制功能本次设计要求实现自动控制功能，即根据实时监测到的锅炉输出功率和温度等参数，自动控制锅炉的运行状态，保证锅炉的运行稳定性和工作效率。

在控制系统的设计中，可以设置锅炉的启停温度、最高温度阈值等控制参数，当温度超过设定的阈值时，自动停止锅炉的加热过程。

远程监控和控制功能为了方便对锅炉的监测和控制，本设计要求实现远程监控和控制功能。

采用ESP8266无线通信模块，将监测到的数据传输到远程监控中心，同时接收远程监控中心发送的控制命令，从而实现远程调节锅炉的工作状态和参数。

数据采集和传输功能本次设计需要实现对锅炉的实时数据采集和传输，采用气象传感器等模块，对环境温度、湿度等参数进行采集，并将采集到的数据传输到远程监控中心，进行数据分析和处理，最终实现远程监控和控制的目的。

环境参数监测和警报功能为了保证锅炉的工作安全性，本设计要求实现环境参数的监测，如气温、湿度等参数的监测，当监测到温度或湿度等参数超出设定范围，发出警报信号通知操作人员及时采取措施，以免发生危险情况。

设计方案硬件1.ATmega328p单片机2.ESP8266无线通信模块3.热水锅炉4.气象传感器等环境监测模块软件1.Arduino IDE2.C语言编程技术设计流程图graph TBA(开始) -->B(自动控制功能设计)B -->C(远程监控和控制功能设计)C -->D(数据采集和传输功能设计)D -->E(环境参数监测和警报功能设计)E-->F(系统测试)F-->G(完成)系统测试为了保证设计的可靠性和工作效率，需要对设计的系统进行测试，包括模块测试和整体测试两个阶段。

目录绪论第一篇简单控制系统--------------------------------------------------------------1 第一章控制系统概述------------------------------------------------------------------1 第一节概述---------------------------------------------------------------------------1 第二节自动控制系统分类---------------------------------------------------------- 第三节控制系统的性能指标------------------------------------------------------- 第二章控制对象的动态特性---------------------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节单容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第三节多容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第四节对象动态特性的求取------------------------------------------------------- 第三章控制仪表及调节器的控制规律--------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节控制仪表---------------------------------------------------------------------- 第三节调节器的控制规律---------------------------------------------------------- 第四章单回路控制系统--------------------------------------------------------------- 第一节概述----------------------------------------------------------------------------- 第二节对象特性对控制质量的影响----------------------------------------------- 第三节单回路控制系统的分析----------------------------------------------------- 第四节单回路控制系统的整定----------------------------------------------------- 第五节单回路控制系统实例--------------------------------------------------------第二篇复杂控制系统-------------------------------------------------------------第五章串级控制系统-------------------------------------------- 第一节串级控制系统的基本原理和结构---------------------------- 第二节串级控制系统的分析-------------------------------------- 第三节串级控制系统主、副回路的设计和主、副调节器的选型-------- 第四节串级控制系统的整定-------------------------------------- 第六章前馈控制系统---------------------------------------------- 第一节前馈控制系统-------------------------------------------- 第二节前馈-反馈控制系统--------------------------------------- 第七章比值控制系统---------------------------------------------- 第一节比值控制系统的分析--------------------------------------第二节比值控制系统的整定--------------------------------------第八章大迟延控制系统--------------------------------------------第一节补偿纯迟延的常规控制------------------------------------第二节预估补偿控制--------------------------------------------第九章解耦控制系统----------------------------------------------第一节概述-----------------------------------------------------------------------------第二节系统的耦合--------------------------------------------------------------------第三节解耦控制方法---------------------------------------------第三篇火电厂单元机组自动控制第十章汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节串级过热汽温控制系统------------------------------------- 第三节采用导前汽温微分信号的双回路过热汽温控制系统------------- 第四节过热汽温分段控制系统------------------------------------- 第五节300MW机组过热汽温控制系统实例---------------------------- 第六节再热汽温控制系统-----------------------------------------第十一章汽包锅炉给水自动控制系统--------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节给水自动控制系统----------------------------------------- 第三节给水全程控制系统----------------------------------------- 第四节 300MW机组给水全程控制系统实例----------------------------第十二章燃烧过程自动控制系统------------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节燃烧控制系统--------------------------------------------- 第三节典型燃烧控制系统----------------------------------------- 第四节600MW机组燃烧控制系统实例--------------------------------第十三章单元机组协调控制系统------------------------------------ 第一节引言-----------------------------------------------------第二节主控制系统----------------------------------------------- 第三节600MW机组协调控制系统实例------------------------------绪论实现生产过程自动化对国民经济的发展有十分重大的意义。

热工控制系统教学设计简介热工控制系统作为化工、冶金、能源等领域重要的工业自动化系统，已经成为热工领域专业课的必修内容。

本文将介绍一种基于实践的热工控制系统教学设计方案，以提高学生的综合能力和实践能力水平。

教学目标1.熟悉热工控制系统的基本原理和构成；2.掌握热工控制系统常见的结构和参数调节方法；3.加强学生的实践能力和团队合作能力；4.提高学生独立解决实际问题的能力。

教学方案实践环节本教学方案主要以热工控制实验为主要教学环节，让学生在实践中逐步掌握热工控制系统的基本原理、结构和参数调节方法，同时加强学生的实践能力和团队合作能力。

教学内容实验1：测量锅炉水位本实验是热工控制系统中常见的流量控制实验，要求学生掌握测量锅炉水位的原理和方法，熟悉液位传感器的工作原理，掌握PID调节器的基本调节方法。

实验2：控制锅炉汽压本实验要求学生掌握热工控制系统中的压力控制方法，熟悉压力传感器的工作原理，掌握基于微机控制器的PID算法，通过调节控制器参数实现锅炉汽压的控制。

实验3：控制油温本实验要求学生掌握热工控制系统中的温度控制方法，熟悉热电偶的工作原理，掌握基于微机控制器的PID算法，通过调节控制器参数实现锅炉油温的控制。

实验4：模拟反应釜的控制本实验是针对热工控制系统中常见的反应釜控制场景，要求学生掌握热工控制系统的模拟方法，通过计算机模拟的方式实现反应釜温度和消耗率的控制。

教学方法本教学方案采用主题式教学法，并融入PBL项目学习法。

学生在学习前需要结合课上讲解的理论知识，结合实验实践内容，提出相关问题，并深入进行解决，以达到学生的主动学习；同时，针对实验操作中出现的问题，课堂上向学生提出帮助和引导，由学生进行团队合作，独立思考问题的解决方案，从而提高学生的实践能力和团队合作能力。

教学手段本教学方案采用计算机在教学中的应用，并结合现代化教学设备，在模拟实验设计以及真实实训环节中加入VR技术，进一步提高学生的实践能力和体验感。

目录第一章引言 (1)1.1课题研究背景及发展 (1)1.2PID控制系统的发展现状 (2)第二章汽温控制系统原理 (4)2.1过热汽温控制对象的动态特性 (4)2.1.1减温水流量扰动下汽温的动态特性 (4)2.1.2蒸汽负荷扰动下汽温的动态特性 (5)2.1.3烟气侧扰动时的汽温动态特性 (6)2.1.4过热汽温控制系统的方案 (7)2.2串级汽温控制系统的工作原理 (8)2.2.1串级汽温控制系统的组成 (8)2.2.2串级汽温控制系统的工作原理 (9)第三章串级汽温控制系统的设计 (10)3.1汽温控制对象的实验建模 (10)3.1.1控制系统的数学建模 (10)3.1.2单位阶跃响应曲线 (10)3.1.3控制对象传递函数求取 (15)3.2串级控制系统的设计和调节器的选型 (22)3.2.1主、副回路的设计原则 (22)3.2.2主、副调节器的选型 (22)3.3串级汽温控制系统的整定 (23)3.3.1当串级汽温控制系统中内、外回路的工作频率相差大时整定 (24)3.3.2当串级汽温控制系统中内、外回路的工作频率差别不大时整定 (25)3.3.3串级控制系统的整定 (28)第四章过热汽温控制系统实例与分析 (31)4.1过热蒸汽流程 (31)4.2过热汽温控制系统方案 (32)第五章参考文献 (33)第一章引言1.1课题研究背景及发展火电厂中汽温控制系统是锅炉的重要控制系统之一。

汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。

蒸汽温过高，会引起锅炉和汽轮机金属材料的超温过热，加速金属的氧化，降低材料的使用寿命；而汽温过低会降低热力循环的效率，同时使汽轮机末级叶片处的湿度增加，对叶片侵蚀作用增强，影响汽轮机安全运行。

火电厂在额定功率运行时通常规定允许主汽温偏离额定值的范围为-10～+5℃，然而影响主汽温变化的因素很多，主要有锅炉负荷、炉膛过量空气系数、给水温度、燃料性质、受热面污染情况和燃烧器的运行方式等；且主汽温被控对象本身具有大迟延、大惯性和时变特性。

热工控制系统课程设计简介热工控制系统是一种用来控制工业过程中温度、压力、流量等参数的自动化控制系统。

在热轧生产、化工生产、冶金生产等各个领域都有广泛的应用。

本文将介绍一个完整的热工控制系统课程设计，包括设计思路、实现方法、具体步骤等。

设计思路本次热工控制系统课程设计的任务是实现温度控制系统。

我们需要根据预设的设备参数和控制规则，设计一套能够精确控制温度的自动化控制系统。

具体思路如下：1.确定控制对象：本次设计控制对象为加热炉。

加热炉内的加热元件通过加热空气来传递热能，从而控制物体的温度。

2.确定控制规则：本次设计需要实现的控制规则是PID控制算法。

PID是一种经典的控制算法，可以通过对系统误差的比较、积分、微分来调整控制量，从而实现系统的自动控制。

3.设计控制器：为了实现PID控制算法，需要设计一个控制器。

控制器应当能够根据当前的系统状态，计算出正确的控制量，并将控制量发送给加热炉的控制电路。

4.实现控制系统：将控制器和加热炉的控制电路连接起来，并通过编程实现对控制器和加热炉的控制。

实现方法实现本次热工控制系统课程设计需要以下材料和设备：•Arduino开发板：用于编程和实现控制系统。

•温度测量传感器：用于感知物体的温度变化，并将温度数值发送给控制器。

•加热炉：控制对象。

•控制电路：用于控制加热炉的加热元件，从而实现对物体温度的控制。

•软件程序：负责实现PID控制算法，将温度数值转化为正确的控制量，并发送给控制电路。

实现步骤如下：1.根据电路图搭建控制电路。

根据加热炉内的加热元件，设计出适合的电路。

2.连接温度测量传感器。

将温度测量传感器安装在加热炉内，并将数据线连接至Arduino开发板上。

3.编写程序。

编写程序实现PID控制算法，将温度数据转化为正确的控制量，并将控制量以PWM信号的形式发送至控制电路。

4.调试与测试。

通过调试程序和控制电路，测试控制系统是否可以准确控制加热炉的温度，整个系统的反应速度是否合理。

热工控制系统课程设计题目燃烧控制系统专业班级：能动1307*名：**学号： ************指导教师：***时间： 2016.12.30—2017.01.12目录第一部分多容对象动态特性的求取 (1)1.1、导前区 (1)1.2、惰性区 (2)第二部分单回路系统参数整定 (3)2.1、广义频率特性法参数整定 (3)2.2、广义频率特性法参数整定 (5)2.3分析不同主调节器参数对调节过程的影响 (6)第三部分串级控制系统参数整定........................................................................ (10)3.1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 (10)3.2 、炉膛负压控制系统 (10)3.3、系统分析 (12)3.4有扰动仿真 (21)第四部分四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析 (24)4.1、送风控制系统SAMA图简化 (24)4.2、燃料控制系统SAMA图简化 (25)4.3、引风控制系统SAMA图简化 (27)第五部分设计总结 (28)第一部分 多容对象动态特性的求取某主汽温对象不同负荷下导前区和惰性区对象动态如下： 导前区：136324815.02++-S S 惰性区：1110507812459017193431265436538806720276.123456++++++S S S S S S 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数，可以用两点法求上述主汽温对象的传递函数，传递函数形式为 w(s)=nTS K)1(+,再利用 Matlab 求取阶跃响应曲线，然后利用两点法确定对象传递函数。

1.1 导前区利用MATLAB 搭建对象传递函数模型如图所示：曲线放大系数K=0.815y(t1)=0.4*0.815=0.326； t1=25.885; y(t2)=0.8*0.815=0.652； t2=55.000;则：n=(1.075t1t2-t1+0.5) 2=2.1192≈2 T=t1+t22.16n ≈18.723则有：2)1723.18(815.0W(s)+=s1.2 惰性区利用MATLAB 搭建对象传递函数模型如图所示：曲线放大系数K=1.276y(t1)=0.4*1.276=0.51； t1=94.66;y(t2)=0.8*1.276=1.02； t2=146.10;则：n=(1.075t1t2-t1+0.5) 2=6.11≈6 T=t1+t2 2.16n ≈18.4则有：61.276W(s)(18.41)s =+2、单回路系统参数整定2.1 广义频率特性法参数整定根据)(10n ctg m T πω+=np nn m K k )cos sin (10ππ+=采用等幅振荡法确定调节器参数时相当于m 0=0 （1） W(s)=61.276(18.41)S +为对象进行参数整定 61 1.8561.5(cos )6p k π==在matlab 中进行仿真分析，过程如下：其中In1Ou1模块如下图：仿真后系统输出为：根据等幅振荡是比例增益（Kpk=1.856）和系统输出输出曲线确定的等幅振荡周期（Tk=200）,可以查表确定当系统衰减率Φ=0.75时调节器参数K p=1.1114 K I=0.011114 K D=27.785。

热工控制系统课程设计指导书热工控制系统课程设计指导书“热工控制系统课程设计”是“火电机组控制”课程的一个重要组成部分。

通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。

一、多容对象动态特性的求取典型环节的动态特性，分析典型调节对象动态特性及响应曲线分析方法，说明调节对象传递函数中各参数的物理意义；二、单回路系统参数整定单回路控制系统组成和调节器参数整定，明确单回路控制系统组成和分析方法，分析调节器参数整定方法，通过实例讲解调节器参数的理论整定方法和工程整定方法；三、串级控制系统参数整定1、蒸汽温度自动控制系统，讲解蒸汽温度控制的任务和控制对象的特点及动态特性。

利用多媒体课件，详细分析讲解串级控制和导前微分控制两种主蒸汽温度控制方式的特点和其控制系统的组成结构及原理框图，说明各种常用的再热蒸汽温度控制方式的特点，分析当前电站主蒸汽和再热蒸汽温度控制系统的实例；能够看懂电厂SAMA图2、锅炉给水控制系统，利用多媒体课件，讲解锅炉给水控制系统的任务和控制对象的动态特性，分析不同的给水控制系统各自的特点和工作原理，并了解各控制系统中控制信号的选取、作用及静态整定方法。

以当前电站锅炉给水自动控制系统实例进行串级三冲量给水自动控制系统分析和参数整定。

3、燃烧控制系统，讲解锅炉燃烧控制系统的组成原则和基本任务，分析不同燃烧控制系统设计方案的特点、适用对象和控制信号的构成，详细讲解燃料量、风量和炉膛压力3个控制系统的组成、控制逻辑、工作原理和相互间的耦合影响关系。

以当前电站实际燃烧控制系统为例进行分析。

通过实验深入理解控制器参数对控制过程的影响以及单回路控制系统的工程整定方法，掌握串级控制系统的组成和特点，内、外控制器在串级控制系统中的作用及对控制过程影响的特点、串级控制系统的工程整定方法。

四、某电厂热工控制系统SAMA图分析1、协调控制系统分析2、主汽温控制系统SAMA图分析3、锅炉给水控制系统SAMA图分析4、燃烧控制系统SAMA图分析第一部分 多容对象动态特性的求取控制对象是指各种具体热工设备，例如热工过程中的各种热交换器，加热炉、锅炉、贮液罐及流体输送设备等。

电厂热工过程控制系统教学设计
介绍
随着科技的发展，热电厂在发电过程中体现出了越来越多的自动控制优势。

因此，对于热能工程、机械与动力等专业的学生而言，掌握热电厂热工过程控制系统的知识变得更加必要。

本文将介绍针对该主题的教学设计，帮助学生在实践中更好地理解、掌握和应用。

目标
本教学设计的主要目标是：
1.使学生了解电厂热工过程控制系统的工作原理和技术要点。

2.通过实际操作和实验，使学生对电厂热工过程控制系统有更深刻的理
解和掌握。

3.提高学生的实践能力和应用能力，为将来工作打下良好的基础。

教学内容
前期知识储备
在介绍电厂热工过程控制系统之前，学生需要对以下内容有一定的了解：
1.热力学基础知识、机械工程基础知识、电气自动化基础知识。

2.计算机基本原理和操作技能。

理论教学
1.电厂热工过程控制系统的定义、基本原理和结构。

2.电厂热工过程控制系统中使用的传感器、执行器及其他基础设备等。

3.电厂热工过程控制系统的控制模式、控制策略和控制方法。

1。